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1材料和方法
1.1試驗設計與測試方法
2013年7—9月，試驗于中國水產科學研究院池塘生態工程研究中心典型大宗淡水魚養殖試驗池塘進行，池塘面積50m×100m，放苗前曬塘2個月，池塘采取成熟的“主養團頭魴，套養白鰱、鳙魚”的養殖模式，放養規格團頭魴魚種23895尾/hm2，魚種規格100g；養殖全程投喂淡水魚人工配合飼料，全池均勻投喂；每20d補充外源水500m3，7月21日至9月1日，共計40d。采用常用的靜態箱法采集氣樣，箱體由PVC材料制成，規格50cm×50cm×50cm，底座用泡沫支架浮于池塘中，箱體底部水封，頂部運行小風扇混合箱內氣體。一個采樣點重復采樣3次，于采樣箱關閉的0，10，20，30min開始采樣，每次采樣100mL。氣體儲存于0.2L鋁箔氣袋中，24h內用Agilent6890氣象色譜儀同時分析CO2，CH4，N2O的排放通量。
1.2數據分析
采用MicrosoftExcle2013及Photoshop軟件對試驗數據進行處理和制圖，SPSS19.0軟件進行統計分析，以3次重復采樣的平均值±標準差（mean±SD）表示。
2結果與分析
2.1團頭魴養殖池塘生態系統CO2排放
CO2排放通量峰值在7月21日，達到（7506.35±713.48）mg（/m2•d），結合試驗池塘氣溫數據，CO2排放通量與氣溫呈正相關的關系，7月21日氣溫最高，其CO2排放通量排放亦最高，9月1日氣溫31℃，為試驗過程最低溫度，其CO2排放通量（2454.80±258.62）mg/（m2•d）亦最低，2013年7月氣溫較8月高，水體中水生動物等有氧呼吸作用增強，導致CO2排放通量增加，池塘表現為CO2的源；隨著氣溫降低，上述有氧呼吸作用大幅減弱，團頭魴養殖池塘生態系統夏季CO2排放量達（160.65±21.56）g/m2。
2.2團頭魴養殖池塘生態系統CH4排放
CH4排放通量表現出與CO2排放通量相類似的變化趨勢，在氣溫最高的7月21日，淡水池塘達到CH4排放通量的峰值，為（985.15±104.72）mg（/m2•d），8月1，11日及9月1日CH4排放通量表現出與氣溫呈正相關關系，8月21日氣溫雖較高，但其CH4排放通量卻最低，團頭魴養殖池塘生態系統夏季CH4排放量達（15.52±4.62）g/m2。
2.3團頭魴養殖池塘生態系統N2O排放
池塘生態系統N2O產生和排放主要來源于微生物的硝化和反硝化過程，土壤溫度升高和N利用率增加都會增加N2O產生和排放，N2O的產生與排放受溫度、沉積土壤理化條件、沉積土壤碳氮含量等多重因素的影響。淡水池塘N2O季節排放規律沒有CO2及CH4明顯，但也表現出一定的與氣溫相關的趨勢性，在氣溫最高的7月21日，池塘生態系統N2O排放通量最高，達到（93.50±10.25）mg（/m2•d），氣溫最低的2d為8月11日及9月1日，其N2O排放通量在5組數據中較低。團頭魴養殖池塘生態系統夏季N2O排放量達（1.45±0.16）g/m2。
3討論
好氧細菌在有氧環境下分解有機物產生二氧化碳。水分、肥料效應、土壤有機碳水平和土壤溫度是影響CO2排放的主要因素。土壤有機質與土壤呼吸速率之間存在極顯著的相關關系，二者的相關系數為0.927。土壤有機碳總量、活性有機碳與土壤呼吸都呈極顯著正相關。單施氮肥對土壤呼吸影響不大，而氮磷配施，尤其是高氮高磷配施能顯著增加土壤呼吸量。土壤呼吸與氣溫、土壤溫度之間存在顯著的相關關系，而土壤呼吸與土壤含水量之間相關性較差或無相關關系。本試驗中，CO2與氣溫呈正相關，7月21日氣溫最高，其CO2排放通量亦最高，9月1日氣溫31℃，為試驗過程最低，其CO2排放通量（2454.80±258.62）mg（/m2•d）亦最低。本試驗整個過程中團頭魴養殖池塘土壤有機碳水平、肥料效應及底泥含水量幾乎是不變的，而2013年7月氣溫較8月高，餌料腐敗變質較快，浮游植物易死亡腐爛，底層有機質分解加速，水體中水生動物等有氧呼吸作用增強，導致CO2排放通量增加，池塘表現為CO2的源；隨著氣溫降低，上述有氧呼吸作用大幅減弱。對水庫的研究表明，缺氧環境下，甲烷菌的活動占優勢，分解庫底大量沉積的有機物，主要產生甲烷及少量二氧化碳。此外，還會形成生物惰性殘余腐植酸和黃酸。產甲烷細菌通過2種方式制造甲烷：一種是將CO2轉化成甲烷；另一種是以甲基分子（主要是乙酸）為底物進行反應。Mirzoyan等對水產養殖的底泥性質進行了研究，結果發現，溶氧＜1mg/L，存在與水庫沉積物相似的厭氧條件，是產生CH4的有利環境。影響CH4排放的主要因素有土壤溫度和氧化還原電位（Eh）和水深。從定性的角度，一天之內土壤溫度和Eh變化對稻田CH4排放通量日變化具有極顯著的影響。CH4是甲烷菌通過有機碳源轉化而來，高溫季節養殖對象活動量增大，浮游植物死亡，有機殘餌增加，給甲烷菌提供了豐富的碳源，而溫度增加導致其活性增高。本試驗中，在氣溫最高的7月21日，淡水池塘達到CH4排放通量的峰值，為（985.15±104.72）mg（/m2•d），8月1，11日及9月1日CH4排放通量表現出與氣溫呈正相關的關系，8月21日氣溫雖較高，但其CH4排放通量卻最低，這時氣溫的增加可能沒有提高凈生態系統生產力，從而減少了甲烷菌的底物來源，抑制了甲烷菌的繁殖。生態系統中N2O產生的主要過程是硝化和反硝化過程。硝化菌反硝化作用、硝酸鹽同化還原成銨及硝酸鹽異化還原成銨過程中也產生N2O，但產生量較小。影響N2O排放的主要因素有土壤含水量、土壤溫度及C/N（碳氮比）。研究表明，在土壤濕度為90%～100%的田間持水量時，N2O排放量最大。在適宜的土壤水分條件下和一定溫度范圍內，N2O排放隨土壤溫度的上升而增加。在-2～5℃范圍內反硝化量的平方根與溫度成直線關系。N2O排放隨C/N的上升而增加，C/N＝20條件下的N2O排放量是C/N＝5或10條件下N2O排放量的10倍。根據科研人員對水產養殖的底泥性質的研究結果，養殖底泥的C/N＝29.3～42.4，底泥的這種特性極大地促進了N2O排放。本試驗中，淡水池塘N2O季節排放規律沒有CO2及CH4明顯，但也表現出一定的與氣溫正相關的趨勢性，在氣溫最高的7月21日，池塘生態系統N2O排放通量最高，達到（93.50±10.25）mg（/m2•d），氣溫最低的2d為8月11日及9月1日，N2O排放通量在5組數據中也最低，氣溫成為了影響淡水養殖池塘N2O排放的關鍵因素。本研究中團頭魴池塘生態系統夏季溫室氣體排放通量可觀，減排空間巨大。
作者：朱林 車軒 劉晃 單位：農業部漁業裝備與工程技術重點實驗室 中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所